用生成式人工智能激活学习

兰勇 胡才富 张华 张渝江

【摘 要】本文介绍了生成式人工智能的教学应用案例，包括文本对话类AI的教学应用、绘画生成类AI的教学應用以及定制化教学AI的应用。这些应用被用于各学科教学，为教师提供了高效的教育支持，为学生提供了独特的个性化学习体验；也增强了学生对知识的理解，培养了学生的批判性思维。

【关键词】生成式人工智能；教学应用；批判性思维；个性化学习；AI定制

【中图分类号】G434   【文献标识码】B

【论文编号】1671-7384（2024）02、03-017-03

2023年，生成式人工智能引发的浪潮席卷全球，正在对很多行业产生深远和不可逆转的影响，教育也不能独善其身。在经过一番挣扎后，一些教育工作者开始主动拥抱生成式人工智能。用生成式人工智能处理非教学事务、生成课程资源等逐渐成为教师的新工作方式。但是把生成式人工智能应用于课堂教学，还处于犹豫和尝试阶段。以下提供的国外生成式人工智能教育应用案例或能为教师使用生成式人工智能帮助学生学习提供一些思路。

文本对话类AI的教学应用

生成式人工智能具备自然语言理解和表达能力，加上其背后的语言大模型拥有庞大的知识库，可根据学生的提问并结合上下文进行互动回答。目前，让学生与生成式AI聊天是用于教学最多的方式。以下是一些文本对话类AI的教学应用案例。

1.与AI聊天学习外语

2023年，捷克共和国赫拉德茨-克拉洛韦大学信息与管理学院应用语言学系教授Blanka Klímová研究发现，AI聊天机器人有助于学生对词汇的掌握，提升语法和其他语言技能，尤其是当它们提供纠正性反馈时。很多人都会有这种体验，就是在用自己不熟练的外语与别人聊天时，总会担心被嘲笑而不敢大胆练习。据英国广播公司（BBC）报道，许多语言学习者正转向AI聊天机器人寻求帮助。因为不用担心聊天机器人的评判，而且可以谈论任何感兴趣的话题，但要注意道德和法律规范。语言教师可以让学生与 ChatGPT 进行对话，从“我想练习西班牙语，你能用适合九年级学生的西班牙语短句子来和我说话吗？”这样的提示语开始。还有专门用于语言学习的 AI 聊天机器人，如 LearnLingo 和 Tutor Lily，它们都有免费版本。这些工具可以调整流利程度以匹配不同学生的水平，并提供文本和音频对话选项（让语音和文本同步出现）。教师可以要求学生在家中与这些语言工具互动，并将结果打印出来作为家庭作业成果交给教师检查，也可以尝试在课堂上让他们与AI聊天。

2.与历史人物聊天

在 2023 年 ISTE 会议上，教育技术教授Maureen Yoder建议教师关注名叫Hello History的AI应用。这款由ChatGPT提供支持的应用程序可让您与近400位历史人物聊天，包括有影响力的历史人物和著名科学家等。当然也可以通过提示词设定角色的方式，让学生直接与ChatGPT等AI大模型对话。学生在学习相关课程知识后，会产生一些疑问或构建一些新的想法，需要找到合适的对象来解答其疑问或探讨新的见解。特别是学生面对一些历史上经典著作里面晦涩难懂的语言时，AI虚拟的历史人物可以用通俗的语言向学生解释。这款AI聊天工具为学生提供了独特而身临其境的学习体验，涉及广泛的主题，包括艺术、音乐、司法、文学、哲学、科学和技术等。教师可以使用它作为课程讲授后的互动工具，或课后作业让学生通过与AI讨论产出自己的见解。同时，教师要提醒学生，AI可能会生成一些错误的观点，这需要学生利用所学知识来进行批判性分析，或通过独立研究来验证AI的说法。为了避免学生不被AI的错误带偏，教师可要求学生把与AI聊天的记录截图分享到班级群，供他人参考和核验。类似还有Character.ai，其角色还包括了一些当代知名人物。

3.纠正聊天AI的错误

用ChatGPT来写论文或生成家庭作业的答案，这是学生最喜欢而教师们最担心的事情。然而，却无法完全避免这样的情况发生。不过，AI生成的内容会出错，这是学生使用后也会发现的问题。一些教师以此为契机找到了利用AI来培养学生批判性思维的方式。纽约州罗彻斯特大学哲学系助理教授Jonathan Herington布置了一项特别作业，要求学生与聊天机器人共同撰写一篇文章，然后让学生反思合写的过程，探索发现生成式人工智能的能力和局限性。剑桥大学的医学教授Vinod Aithal 和 Jasmin Silver采用了类似方法来培养学生批判性思维能力。他们让学生自己撰写特定主题的论文，然后与聊天机器人生成的内容进行比较，分析发现双方的优点和不足。更多的教师开始尝试改变作业的方式——不是让学生做作业，而是批改聊天机器人的回答，找出AI生成的答案的正确和错误的地方。比如，让学生在ChatGPT中输入相应的提示。然后，让学生扮演教师的角色，在小组中协作阅读ChatGPT的回答，并使用教师为他们提供的评分标准进行评估，标记ChatGPT的回复，并提出建设性的反馈。通过这种方式，学生可以积极地理解如何才能更好地解决问题，也培养学生用独立和批评的视角与AI协作的能力。

4.聊天帮助数学教学

数学和科学教育常常因为概念抽象，使得学生难以理解。STEAM教学专家Tara Koehler和John Sammon正在尝试利用生成式人工智能来开展探究式数学教学。首先，教师可以通过AI生成逼真的情境化数学问题，以此将数学概念应用于现实世界的场景来培养学生的数感。其次，教师利用生成式人工智能还能把科学、工程、金融或体育整合生成有趣的跨学科任务，鼓励学生进行深入的数学思考，培养其解决问题和批判性推理的能力。进一步，教师还可以在课堂上根据个别学生的表现，与生成式人工智能聊天（需要提前撰写提示词模板）来快速生成量身定制学习材料，如情境、任务和解释等，以提供个性化学习体验来支持差异化，确保每个学习者都受到适当的挑战。这种方式正在向其他科学类学科教学推广。

绘画生成类AI的教学应用

生成式人工智能具备图像生成功能，可以根据学生的描述或提示，快速生成照片、绘画、動画等内容。生成式AI的图像生成能力，为教育领域带来了新的可能性和创意，也为教育工作者和学习者提供了新的工具和资源。以下是一些绘画生成类AI教学应用的例子。

1.用AI绘画激发想象和表达

在 2023 年国际教育技术学会（ISTE）会议的演讲中，教育培训专家Doug Sanders鼓励教师在课堂上使用 Meta AI Research的动画绘图工具。只需拍下学生最新的人物简笔画照片并将其上传到这个动画绘图网站，AI就可以快速让它执行数十种不同的动作——走路、跳舞、投掷和拳击等。然后，围绕这个动画鼓励学生创作一个故事，可以先口头讲述，再用学到的词汇和句子写到纸上。例如，他们画中的人物在做什么？为什么在房间里疯狂地跑来跑去？它从什么地方跑出来？这种方式在小学1-3年级课堂使用，可以有效激发学生想象力和表达能力。

2.用AI绘画促进深度写作

佛罗里达州杰克逊维尔市的教师Lori Brenneise也在鼓励学生使用免费生成式AI绘画工具画出自己心中想象的画面，然后用文字把画面内容描述出来以增加学生的创意写作技巧。首先学生需要组织词句形成提示词，让AI画出符合自己想象的图片。这个过程需要修改提示词进行反复尝试，期间就会锻炼学生表达能力，学生还需要跨学科了解一些美术和摄影知识。这需要学生在课前绘制出图画作品。然后，教师在课堂上展示出来，并要求学生写下他们从图像中能感受的内容（看到、听到、触摸、闻到和尝到什么），甚至可以更深入地挖掘图像的背景故事。为了更好地将这项活动与课程学习联系起来，需要让学生在写作中运用新学的词汇、句式和写作框架等。

3.用AI绘画趣味学习历史

在2023年的ISTE会议上。教育技术专家和历史教育家James Beeghley建议用AI绘画来帮助学生学习历史。AI生成的历史画面可以帮助学生想象某个历史事件场景可能是什么样子的，但是这些图像可能充满了不准确之处。教师恰好能利用 AI 图像的不可靠之处，使其成为历史课活动有趣的起点。课堂上，教师可要求学生观察AI生成的历史图片，然后先让学生使用他们已经学到的知识来分析和回顾画面内容的相应历史事件，然后让他们进行额外的研究，以确定图像中没有不实之处——比如不合时宜的服装或技术，或者对特定群体的偏见等。可以让学生用历史知识撰写提示词让AI生成图像，然后展示给全班，师生就作品展开评价和讨论，进一步加深对历史知识的记忆和理解。这种方式也被一些教师用于文学作品的阅读教学，以此加深学生对作品的理解。

微调定制AI用于教学

不得不承认，生成式AI的功能非常强大，但直接应用在教学中让学生使用还是有一定的风险。因为AI会出错或产生一些超越课程标准的内容，所以需要对其做一些微调和定制，才能更好地用于教学。以下是一些微调定制AI的工具和教学应用的案例。

1.苏格拉底式对话教学的Khanmigo

可汗学院的Khanmigo是基于ChatGPT定制开发的AI教学工具。如果学生直接用ChatGPT提问，ChatGPT会直接给出答案。经过对回答方式进行调整后的Khanmigo则不会，因为它被调整为采用苏格拉底式对话教学法。当学生向Khanmigo提问时，Khanmigo会反问学生“你认为该怎么做呢？”当学生回答出错后，Khanmigo会要求学生给出推理过程，并对其错误进行纠正。这种方式会引导学生一步步思考，最终自己找到解决问题的方法。显然，Khanmigo这种苏格拉底式的教学，能避免学生不加思考而抄袭答案。同时，这种教学也是优秀教师的做法，如果不知道学生对一个问题的想法或了解学生卡在哪里就开始讲解，显然会浪费时间。引导学生呈现出错误点，并开展针对性辅导，这才是一个有经验教师的做法。

2.帮助学习者自主学习的Mr.Ranedeer

Mr.Ranedeer是基于ChatGPT定制的AI辅导教师项目，由澳大利亚高中学生Justin和他的JushBJJ 团队所创建。这个项目对ChatGPT的定制不需要专业且复杂的微调和训练，仅是通过一段特别的提示词，就能把ChatGPT变成一个自己的辅导教师来帮助学生学习各个学科的课程内容，为不同需求和兴趣的学习者提供个性化的学习体验。学习者把这段提示词在聊天窗口发送给ChatGPT后，再通过简单的指令对话，就能设置Mr.Ranedeer，使其符合自己的学习层次（小学到博士），以及学习风格、交流方式、语气风格、推理框架、表情符号和使用的语言。然后，可以要求它提供学习计划、内容和检测学习效果了——就像一个私人的AI家教。Mr.Ranedeer的提示词是开源的，任何人都可以拿来使用，且进行分析借鉴以设计提示词定制AI来帮助自己学习。

3.每个教师都能定制自己的教学AI

Poe AI为教育工作者和学生提供了一个独特的平台，让师生可以创建定制的AI聊天机器人，作为特定主题的学习助手。这对于教师来说是一个好消息，因为从Khanmigo和Mr.Ranedeer的经验看来，如果教师能结合自己的经验为专门的课程内容教学创建定制的AI，意味着能为自己的教学过程提供量身定制的教育支持、答疑解惑和补充教学。而学生也可以从与特定教学主题的AI互动中增强学习效果。现在，每位教师都可以借助定制的Poe AI，使课堂体验更加个性化，让聊天机器人充当虚拟导师，以特定主题的信息与学生进行有效的对话，避免出现偏差。实现方法非常简单，教师需要预先准备一份详细的提示词和上传课程文档作为知识库，以此来定制AI。这个过程就是向你的聊天机器人解释你希望它做什么，然后，它将被限制为只能执行此任务。这非常适合在课堂上与学生一起使用，而不再担心AI会提供一些超出教学内容的回答。教师可以在提示词中设定要求聊天机器人如何回答特定类型的问题，然后，学生可以上传问题和答案，聊天机器人将立即提供反馈，并提出改进建议，甚至可以为学生的回答打分。

结  语

生成式人工智能正在被教师以各种创新的方式应用在教学中，包括作为工作助手，帮助教师制定创新的测验和引人入胜的课程计划；充当私人导师，为学生提供个性化即时答疑和反馈；模拟各种角色，增强学生对特定课程主题的理解。同时，教师和学生需要注意AI可能会生成错误内容，需要培养批判性思维来分析。“人工智能是教育的未来，教育是人工智能的未来。”可以预见，生成式人工智能在教学领域必然会有着更广泛的应用和实践，会为教育工作者和学习者提供新的机会和挑战。生成式人工智能正在激活学习，将与师生一起探索知识、创造价值。

作者单位：1.重庆市聚奎中学校 2.重庆市江津区教师发展中心

编   辑：王晓波